论文摘要
随着计算机技术的不断提高,图像处理越来越便捷,已成为现代信息处理领域中的一项极为重要和基本的技术。目前,图像处理通常采用相机-图像采集卡-计算机这样一个模式,其缺点就是处理速度慢,而且受环境影响大。本文提出的嵌入式图像采集及预处理系统,可以对采集到的高速图像数据进行实时预处理,因此大大减少了上位机需要处理的数据量。论文以火箭发动机冷/热试车过程中发动机喷管的三维运动参数（摆角、摆心、运动轨迹、运动速度、加速度）的测试和动态校准为背景,对在试车过程中的标志点的运动情况进行实时的测量和处理。在深入了解了国内外图像处理技术的应用和发展状况后,针对系统高速实时的要求,提出了基于DSP和CPLD芯片的嵌入式实时图像采集及处理系统的方案。论文主要是对图像采集及预处理系统进行硬件设计并进行软件编程。在系统设计时以TI公司的新产品TMS320C6416T作为图像处理的处理器,以ALTERA公司的EPM3064A作为系统的时序控制芯片。在硬件设计中除了主要芯片的选定,还包括相机与嵌入式系统的接口设计、DSP外扩存储器接口设计、DSP外扩串口接口设计、系统电源模块设计等。在软件设计上,对系统进行软件编程,测试系统的可行性。并且给出了关键的程序,包括如何设置CMD文件,相机时序控制等。论文中实现的嵌入式图像采集及预处理系统使用了较少的高速电子器件并采用了优化的图像预处理算法,这使得其具有以下两方面优点:实时性、快速型;低功耗、低成本。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题背景1.2 国内外研究现状1.2.1 DSP技术的发展1.2.2 可编程逻辑器件的发展1.2.3 图像采集与处理系统现状1.3 本课题所要研究的内容第2章 高速图像采集及处理系统总体设计2.1 Camera Link及LVDS技术简介2.2 系统硬件结构的总体设计2.3 板上主要芯片的选取2.3.1 信号处理芯片DSP的选取2.3.2 时序控制芯片CPLD的选取2.3.3 图像数据暂存芯片FIFO的选取2.4 CPLD内部逻辑分析2.4.1 相机曝光控制信号处理单元2.4.2 时序拟合单元2.4.3 看门狗单元2.5 DSP软件的整体设计2.6 系统的工作原理2.7 本章小结第3章 系统硬件设计3.1 数字图像采集模块设计3.1.1 采集系统与相机的接口3.1.2 LVDS转换电路3.1.3 数字图像的接收与暂存3.2 数字图像处理模块设计3.2.1 EMIFA接口扩展3.2.2 EMIFB接口扩展3.3 CPLD最小系统设计3.4 串口传输模块设计3.5 系统电源设计3.5.1 DSP内核电源的设计方法3.5.2 DSP及其外围器件的电源设计3.6 其他外围电路设计3.6.1 复位电路3.6.2 系统时钟3.6.3 JTAG仿真接口3.7 设计过程中需要的细节3.8 本章小结第4章 系统软件设计4.1 FPGA/CPLD的逻辑设计流程4.2 逻辑设计中模块设计的步骤及各模块的划分4.2.1 模块设计的步骤4.2.2 各模块的划分4.3 CA-D6 相机曝光控制模块4.3.1 相机曝光时序及控制信号的分析4.3.2 相机曝光时序的设计4.3.3 相机曝光时序的仿真4.4 时序拟合模块4.4.1 数据输出的时序分析4.4.2 数据暂存时序的设计4.4.3 数据暂存时序的仿真4.5 看门狗模块4.6 DSP软件的设计步骤4.7 系统DSP程序的软件设计4.7.1 系统存储区域的分配4.7.2 系统中断的设置4.7.3 系统各模块软件设计4.7.4 图像处理的算法和流程图4.8 本章小结第5章 系统开发环境与整体调试、仿真5.1 DSP集成开发环境CCS特点5.1.1 集成开发环境CCS的主要功能5.1.2 DSP/BIOS的组成模块5.2 CPLD集成开发环境及编程语言5.3 硬件电路开发环境5.4 CCS设置5.5 系统接口测试过程5.5.1 SDRAM接口测试5.5.2 FLASH接口测试5.5.3 串行通信接口测试5.6 系统整体调试5.7 本章小结结论参考文献附录1 相机数据接口连接管脚附录2 相机电源和控制接口连接管脚附录3 DSP的中断设置附录4 EDMA的通道与触发事件的对应关系致谢
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